JP5886529B2 - Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card - Google Patents

Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card Download PDF

Info

Publication number
JP5886529B2
JP5886529B2 JP2011033511A JP2011033511A JP5886529B2 JP 5886529 B2 JP5886529 B2 JP 5886529B2 JP 2011033511 A JP2011033511 A JP 2011033511A JP 2011033511 A JP2011033511 A JP 2011033511A JP 5886529 B2 JP5886529 B2 JP 5886529B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal phase
sintered body
mullite
wiring board
multilayer wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011033511A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012171817A (en
Inventor
克仁 森
克仁 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2011033511A priority Critical patent/JP5886529B2/en
Publication of JP2012171817A publication Critical patent/JP2012171817A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5886529B2 publication Critical patent/JP5886529B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、低熱膨張かつ低誘電損失のムライト質焼結体とこれを用いた多層配線基板およびプローブカードに関する。   The present invention relates to a mullite sintered body having low thermal expansion and low dielectric loss, a multilayer wiring board and a probe card using the same.

従来、電子機器の内部に組み込まれたLSI等の半導体素子を環境的に保護するとともに、半導体素子の放熱性を高め、かつ動作特性を安定化させるための筐体として半導体素子収納用パッケージと呼ばれる多層配線基板が用いられている。近年、半導体素子の高速化、高密度化に伴って、多層配線基板上に直接半導体素子を実装するフリップチップ実装といわれる実装方式が採用されているが、このような実装方式においては、半導体素子のサイズが大きくなるにつれて多層配線基板との間で実装時の温度変化によって生ずる応力が大きくなるという問題を有している。このような応力は多層配線基板の熱膨張係数と半導体素子の材料であるシリコン(Si)の熱膨張係数(シリコン:2.5〜3.5×10−6/℃)との差によって生ずるものである。このため以前より、シリコンとの熱膨張係数の差の小さいムライト質焼結体を絶縁層の材料として採用する試みが行われている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, a semiconductor element storage package is known as a casing for environmentally protecting semiconductor elements such as LSIs embedded in electronic devices, improving heat dissipation of the semiconductor elements, and stabilizing operating characteristics. A multilayer wiring board is used. In recent years, as semiconductor devices have been increased in speed and density, a mounting method called flip-chip mounting in which semiconductor devices are directly mounted on a multilayer wiring board has been adopted. As the size of the semiconductor device increases, the stress generated by the temperature change during mounting between the multilayer wiring board increases. Such stress is caused by the difference between the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board and the thermal expansion coefficient of silicon (Si), which is the material of the semiconductor element (silicon: 2.5 to 3.5 × 10 −6 / ° C.). It is. For this reason, attempts have been made to adopt a mullite sintered body having a small difference in thermal expansion coefficient from silicon as a material for the insulating layer (see, for example, Patent Document 1).

特開平10−245263号JP 10-245263 A

しかしながら、特許文献1に記載されたムライト質焼結体は誘電正接が大きいことから、絶縁層として用いたときに多層配線基板の内部配線層を伝搬する電気信号の伝送特性が悪くなるという問題があった。   However, since the mullite sintered body described in Patent Document 1 has a large dielectric loss tangent, there is a problem that the transmission characteristic of an electric signal propagating through the internal wiring layer of the multilayer wiring board is deteriorated when used as an insulating layer. there were.

従って、本発明は、熱膨張係数が小さくかつ誘電正接の小さいムライト質焼結体とこれを絶縁層とする多層配線基板ならびにプローブカードを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a mullite sintered body having a small thermal expansion coefficient and a small dielectric loss tangent, a multilayer wiring board and a probe card using the mullite sintered body as an insulating layer.

本発明のムライト質焼結体は、X線回折により得られるメインピークとして、ムライト結晶相を主結晶相とし、粒界に、組成式MgAlTi(x=0.2〜0.5、y=1.2〜1.7、z=1.1〜1.5およびw=4.5〜5.5)で表されるチタン
酸アルミニウムマグネシウム結晶相およびチタン酸マンガン結晶相のみを含有してなることを特徴とする。
Mullite sintered body of the present invention, as the main peak obtained by X-ray diffraction, a mullite crystal phase as a main crystal phase, the grain boundary, composition formula Mg x Al y Ti z O w (x = 0.2~ 0.5, y = 1.2 to 1.7, z = 1.1 to 1.5, and w = 4.5 to 5.5) and the magnesium magnesium titanate crystal phase and the manganese titanate crystal phase It is characterized by containing only .

また、上記ムライト質焼結体では、線回折によるリートベルト解析から求められる、前記ムライト結晶相、前記チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相および前記チタン酸マンガン結晶相を合わせた結晶相に対する前記チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相の比率が1.1〜1.5質量%であることが望ましい。
Further, in the mullite sintered body, the aluminum titanate with respect to a crystal phase obtained by combining the mullite crystal phase, the aluminum magnesium titanate crystal phase and the manganese titanate crystal phase, which is obtained from a Rietveld analysis by X- ray diffraction. the ratio of the magnesium crystal phase 1.1-1.5% by mass Rukoto is desirable.

また、上記ムライト質焼結体では、前記ムライト結晶相、前記チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相および前記チタン酸マンガン結晶相を合わせた結晶相に対する前記チタン酸マンガン結晶相の比率が1.1〜1.5質量%であることが望ましい。
In the mullite sintered body, the ratio of the manganese titanate crystal phase to the crystal phase obtained by combining the mullite crystal phase, the aluminum magnesium titanate crystal phase, and the manganese titanate crystal phase is 1.1 to 1. 5% by mass Rukoto is desirable.

本発明の多層配線基板は、複数の絶縁層を積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された内部配線層とを備えている多層配線基板であって、前記絶縁層が上記のムライト質焼結体からなることを特徴とする。   The multilayer wiring board of the present invention is a multilayer wiring board comprising an insulating substrate formed by laminating a plurality of insulating layers, and an internal wiring layer formed inside the insulating substrate, the insulating layer being the above-mentioned It is characterized by comprising a mullite sintered body.

本発明のプローブカードは、上記の多層配線基板の表面に表面配線層が設けられており
、該表面配線層に半導体素子の電気特性を測定するための測定端子が接続されてなることを特徴とする。
The probe card of the present invention is characterized in that a surface wiring layer is provided on the surface of the multilayer wiring board, and a measurement terminal for measuring electrical characteristics of a semiconductor element is connected to the surface wiring layer. To do.

本発明によれば、熱膨張係数が小さくかつ誘電正接の小さいムライト質焼結体とこれを絶縁層とする多層配線基板ならびにプローブカードを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a mullite sintered body having a small thermal expansion coefficient and a small dielectric loss tangent, and a multilayer wiring board and a probe card using this as an insulating layer.

本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one Embodiment of the multilayer wiring board of this invention. 本発明のプローブカードの一実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one Embodiment of the probe card of this invention.

本実施形態のムライト質焼結体は、ムライトを主結晶相とし、チタン酸アルミニウムマグネシウムを含有してなることを特徴とするものであり、これにより熱膨張係数が4.8×10−6/℃以下と小さくかつ誘電正接の小さなムライト質焼結体を得ることができる。これはムライト質焼結体中に、常誘電体であり単体として誘電正接の低いチタン酸アルミニウムマグネシウム(70×10−4以下(1MHz))の結晶相が形成されるためである。 The mullite sintered body of the present embodiment is characterized in that mullite is used as a main crystal phase and contains aluminum magnesium titanate, so that the thermal expansion coefficient is 4.8 × 10 −6 / A mullite sintered body having a small temperature of ℃ or less and a small dielectric loss tangent can be obtained. This is because a crystalline phase of aluminum magnesium titanate (70 × 10 −4 or less (1 MHz)) having a low dielectric loss tangent as a simple substance is formed in the mullite sintered body.

ここで、ムライトを主結晶相とするとは、ムライト質焼結体について、X線回折によるリートベルト解析を行ったときに得られる組成で、ムライトを70質量%以上含むものをいい、ムライトとしては、aAl・bSiOとして表わされる化学式において、a=1.9〜3.2、b=0.9〜2.1の組成を有することが望ましい。 Here, mullite as a main crystal phase means a composition obtained when a Rietveld analysis by X-ray diffraction is performed on a mullite sintered body, and contains mullite in an amount of 70% by mass or more. , in the chemical formula represented as aAl 2 O 3 · bSiO 2, a = 1.9~3.2, it is desirable to have a composition of b = 0.9-2.1.

また、チタン酸マグネシウムアルミニウムとしては、MgAlTiで表される化学式において、X=0.2〜0.5、y=1.2〜1.7、Z=1.1〜1.5およびw=4.5〜5.5の組成を有するものが好ましい。 As the magnesium aluminum titanate, in the chemical formula represented by Mg x Al y Ti z O W , X = 0.2~0.5, y = 1.2~1.7, Z = 1.1~ Those having a composition of 1.5 and w = 4.5 to 5.5 are preferred.

本実施形態のムライト質焼結体を構成するムライトの結晶相は、粒子状または柱状の結晶として焼結体中に存在している。ムライトは結晶粒径が大きくなるに従い熱伝導性が向上し、結晶粒径が小さくなるに従い強度が向上することから、高熱伝導性および高強度の両立ならびにムライト質焼結体中に形成される最大気孔径を20μm以下にするという理由から、ムライトの平均粒径は1.0〜5.0μm、特に1.7〜2.5μmであることが望ましい。   The crystal phase of mullite constituting the mullite-based sintered body of the present embodiment exists in the sintered body as particulate or columnar crystals. Mullite has improved thermal conductivity as the crystal grain size increases, and strength increases as the crystal grain size decreases. Therefore, it is possible to achieve both high thermal conductivity and high strength, and to form the maximum in a mullite sintered body. For the reason that the pore diameter is 20 μm or less, the average particle size of mullite is desirably 1.0 to 5.0 μm, particularly 1.7 to 2.5 μm.

ここで、ムライトの平均粒径は、配線基板から切り出したムライト質焼結体の部分を研磨し、エッチングした試料について走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、その写真上に約50個入る円を描き、円内および円周にかかったムライトの結晶粒子を選択し、次いで、各結晶粒子の輪郭を画像処理して、各結晶粒子の面積を求め、同じ面積をもつ円に置き換えたときの直径を算出し、その平均値より求める。   Here, the average particle size of mullite is determined by polishing a portion of the mullite-based sintered body cut out from the wiring board, taking a photograph of the internal structure of the etched sample using a scanning electron microscope, and about 50 on the photograph. Draw a circle to enter, select mullite crystal particles that fall within and around the circle, then image the outline of each crystal particle to determine the area of each crystal particle, and replace it with a circle with the same area The diameter is calculated from the average value.

また、ムライト質焼結体の最大気孔径は、配線基板から切り出したムライト質焼結体の部分を研磨し、エッチングした試料を、例えば、走査電子顕微鏡や画像解析装置などにより測定する。この場合、まず、作製した試料の研磨面のほぼ中央部の300μm角の領域について、100〜300倍の倍率で観察して研磨面に存在する気孔径を測定し、測定した気孔から最大気孔径を求める。   The maximum pore diameter of the mullite sintered body is measured by, for example, a scanning electron microscope or an image analysis apparatus after polishing and etching the portion of the mullite sintered body cut out from the wiring board. In this case, first, a 300 μm square region at the center of the polished surface of the prepared sample was observed at a magnification of 100 to 300 times to measure the pore diameter existing on the polished surface, and the maximum pore diameter was determined from the measured pores. Ask for.

また、本実施形態のムライト質焼結体では、チタン酸アルミニウムマグネシウムが、X線回折によるリートベルト解析から求められる組成で1.0〜1.5質量%含まれていることが望ましい。ムライト質焼結体中にチタン酸アルミニウムマグネシウムをこのような
範囲で含有させることでムライト質焼結体の室温から300℃における熱膨張係数を3.7〜4.1×10−6/℃、誘電正接を300×10−4以下にすることが可能となる。
In addition, in the mullite sintered body of the present embodiment, it is desirable that aluminum magnesium titanate is contained in an amount of 1.0 to 1.5% by mass in a composition obtained from a Rietveld analysis by X-ray diffraction. By including aluminum magnesium titanate in such a range in the mullite sintered body, the thermal expansion coefficient of the mullite sintered body from room temperature to 300 ° C. is 3.7 to 4.1 × 10 −6 / ° C., It becomes possible to make the dielectric loss tangent 300 × 10 −4 or less.

さらに、本実施形態のムライト質焼結体は、X線回折によるリートベルト解析から求められる組成で、さらに、チタン酸マンガンを1.1〜1.5質量%含有することが望ましい。これによりムライト質焼結体の機械的強度(3点曲げ強度)を335MPa以上にできるとともに、耐薬品性を高めることが可能となる。この場合、チタン酸マンガンが粒界に存在すると、粒界に存在するガラス相を低減できるためにムライト質焼結体の耐薬品性を向上させることができる。また、粒界が結晶質となるために、ムライト結晶間の結合が強化され、これによりムライト質焼結体の機械的強度を高めることができる。なお、本実施形態において耐薬品性が高いというのは、例えば、ムライト質焼結体を、水酸化カリウムを40質量%程度溶解させた水溶液に5時間浸漬したとしても、ムライト質焼結体に含まれるガラス成分の溶出量が重量変化率で0.12%以下というレベルである。   Furthermore, it is desirable that the mullite sintered body of the present embodiment has a composition obtained from Rietveld analysis by X-ray diffraction and further contains 1.1 to 1.5 mass% of manganese titanate. Thereby, the mechanical strength (three-point bending strength) of the mullite sintered body can be increased to 335 MPa or more, and the chemical resistance can be improved. In this case, when manganese titanate is present at the grain boundary, the glass phase present at the grain boundary can be reduced, so that the chemical resistance of the mullite sintered body can be improved. Further, since the grain boundary becomes crystalline, the bond between mullite crystals is strengthened, and thereby the mechanical strength of the mullite sintered body can be increased. In this embodiment, the chemical resistance is high because, for example, even if the mullite sintered body is immersed in an aqueous solution in which about 40% by mass of potassium hydroxide is dissolved, the mullite sintered body The elution amount of the contained glass component is a level of 0.12% or less in terms of weight change rate.

図1は、本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。図1に示す多層配線基板1は、絶縁基体11と、絶縁基体11の内部に形成された内部配線層12とを備えており、その絶縁基体11の内部において、少なくとも内部配線層12同士を電気的に接続するビアホール導体14とを有している。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention. A multilayer wiring board 1 shown in FIG. 1 includes an insulating base 11 and an internal wiring layer 12 formed inside the insulating base 11, and at least the internal wiring layers 12 are electrically connected to each other inside the insulating base 11. And via-hole conductors 14 connected to each other.

絶縁基体11は複数の絶縁層11a、11b、11c、11d(以下、11a〜dと記す。)を積層したもので、それぞれの絶縁層11a〜dは、上述したムライト質焼結体により形成されている。絶縁基体11が上述したムライト質焼結体であると、絶縁基体11の熱膨張係数(室温〜300℃)を4.8×10−6/℃以下の範囲にでき、これにより本実施形態の多層配線基板1は、LSI等の半導体素子との間における実装時の温度変化によって生ずる応力を小さくすることができる。その結果、半導体素子をフリップチップ実装した場合にも接続信頼性の高い多層配線基板1を得ることができる。また、本実施形態の多層配線基板1では誘電正接を小さくすることができることから多層配線基板1の伝送特性を高めることが可能となる。 The insulating base 11 is formed by laminating a plurality of insulating layers 11a, 11b, 11c, and 11d (hereinafter referred to as 11a to d), and each of the insulating layers 11a to 11d is formed of the above-described mullite sintered body. ing. When the insulating base 11 is the mullite sintered body described above, the thermal expansion coefficient (room temperature to 300 ° C.) of the insulating base 11 can be set to a range of 4.8 × 10 −6 / ° C. or less. The multilayer wiring board 1 can reduce stress caused by a temperature change during mounting with a semiconductor element such as an LSI. As a result, the multilayer wiring board 1 with high connection reliability can be obtained even when the semiconductor element is flip-chip mounted. In addition, since the dielectric loss tangent can be reduced in the multilayer wiring board 1 of the present embodiment, the transmission characteristics of the multilayer wiring board 1 can be improved.

この場合、絶縁基体11の熱膨張係数および誘電正接をより小さくできるという点で、絶縁層11a〜dを形成するムライト質焼結体がX線回折によるリートベルト解析から求められる組成でチタン酸アルミニウムマグネシウムを1.0〜1.5質量%含有することが望ましい。   In this case, in terms that the thermal expansion coefficient and dielectric loss tangent of the insulating substrate 11 can be further reduced, the mullite sintered body forming the insulating layers 11a to 11d has a composition obtained from a Rietveld analysis by X-ray diffraction, and aluminum titanate. It is desirable to contain 1.0-1.5 mass% of magnesium.

また、本実施形態の多層配線基板1においては、絶縁層11a〜dを形成するムライト質焼結体が、X線回折によるリートベルト解析から求められる組成で、さらにチタン酸マンガンを1.1〜1.5質量%含有することが望ましく、この場合には、絶縁基体11の機械的強度を高めるとともに、耐薬品性を高めることができる。   Further, in the multilayer wiring board 1 of the present embodiment, the mullite sintered body forming the insulating layers 11a to 11d has a composition obtained from Rietveld analysis by X-ray diffraction, and further contains manganese titanate of 1.1 to It is desirable to contain 1.5% by mass. In this case, the mechanical strength of the insulating substrate 11 can be increased and the chemical resistance can be increased.

通常、ムライトを主成分とする成形体材料を焼結させるには、最低でも1450℃以上の焼成温度が必要になるが、本実施形態の多層配線基板1を構成する絶縁層11a〜dとして、マンガンとチタンとマグネシウムとを含有するムライト質焼結体で形成した場合には、後述するように1380℃〜1420℃の焼成温度において緻密なムライト質焼結体を得ることができ、その結果、十分な機械的強度を持たせることが可能となる。   Usually, a sintering temperature of 1450 ° C. or higher is required to sinter a molded body material mainly composed of mullite. However, as the insulating layers 11a to 11d constituting the multilayer wiring board 1 of the present embodiment, When formed with a mullite sintered body containing manganese, titanium and magnesium, a dense mullite sintered body can be obtained at a firing temperature of 1380 ° C. to 1420 ° C. as described later. It becomes possible to give sufficient mechanical strength.

また、ムライトの結晶相の粒界にチタン酸マンガンのみが存在するようなムライト質焼結体では、誘電損失が著しく大きく、例えば、シグナル用の内部配線層を利用して評価される電気信号の伝送特性に遅延が生じやくなるが、本実施形態の多層配線基板1では、ムライトの結晶相の粒界にチタン酸マンガンとともにチタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶が存在していることから、絶縁基体11の耐薬品性を高められるとともに、粒界にチ
タン酸マンガンのみが存在することに起因する誘電正接の増加を抑制でき、これにより内部配線層12の電気信号の伝送特性を高めることができる。
In addition, in a mullite sintered body in which only manganese titanate is present at the grain boundary of the mullite crystal phase, the dielectric loss is remarkably large. For example, an electric signal evaluated using an internal wiring layer for signals is used. Although the transmission characteristics are likely to be delayed, in the multilayer wiring board 1 of the present embodiment, crystals of aluminum magnesium titanate together with manganese titanate are present at the grain boundaries of the mullite crystal phase. The chemical resistance can be enhanced, and an increase in the dielectric loss tangent due to the presence of only manganese titanate at the grain boundary can be suppressed, whereby the electric signal transmission characteristics of the internal wiring layer 12 can be enhanced.

本実施形態の多層配線基板1では、内部配線層12およびビアホール導体14が、タングステン、モリブデンおよび銅のうちのいずれか1種の金属を主体として構成されるのが良い。特に、内部配線層12およびビアホール導体14の導体抵抗を低減して導体に起因する伝送損失を低減できるという点で銅を含有することが望ましい。例えば、絶縁層11a〜dとしてチタン酸アルミニウムマグネシウムとチタン酸マンガンを含有するムライト質焼結体を用いる場合、内部配線層12として銅を40〜60体積%、Mo、Wのうちの少なくとも1種を40〜60体積%とする組成を有する複合導体を用いることが良く、この複合導体を用いれば、絶縁層11a〜dの焼結温度に近づけることができる。その結果、絶縁層11a〜dを緻密化させることができるとともに、内部配線層12についても寸法ばらつきが小さく緻密な内部配線層12を形成することが可能となる。こうして、低抵抗の内部配線層12およびビアホール導体14を有し、低熱膨張であり、誘電正接が小さくかつ耐薬品性に優れた多層配線基板を得ることができる。   In the multilayer wiring board 1 of the present embodiment, the internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14 are preferably composed mainly of any one of tungsten, molybdenum, and copper. In particular, it is desirable to contain copper in that the conductor resistance of the internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14 can be reduced to reduce the transmission loss caused by the conductor. For example, when the mullite sintered body containing aluminum magnesium titanate and manganese titanate is used as the insulating layers 11a to 11d, at least one of 40 to 60% by volume of copper and Mo and W as the internal wiring layer 12 is used. It is preferable to use a composite conductor having a composition of 40 to 60% by volume. If this composite conductor is used, the sintering temperature of the insulating layers 11a to 11d can be approached. As a result, the insulating layers 11a to 11d can be densified, and the internal wiring layer 12 can be formed with a small size variation and a dense internal wiring layer 12. In this way, a multilayer wiring board having the low-resistance internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14, low thermal expansion, small dielectric loss tangent, and excellent chemical resistance can be obtained.

図2は、本発明のプローブカードの一実施形態の概略断面図である。本実施形態のプローブカード2は、図1の多層配線基板1の表面に表面配線層21が設けられており、この表面配線層21に半導体素子の電気特性を測定するための測定端子23が接続されたものである。また、本実施形態のプローブカード2おいては、測定端子23が設けられた面とは反対側の面に接続端子31が形成され、この接続端子31を介して外部回路基板33が接合されている。さらに、外部回路基板33はテスタ34に接続されており、ステージ35の上に載置された半導体ウェハ37の上面にプローブカード2の測定端子23を接触させて半導体ウェハ37上に形成された多数の半導体素子の電気特性を測定することができる。なお、プローブカード2は、昇降装置39によって上下に駆動させることができ、プローブカード2の測定端子23を半導体ウェハ37の上面に接触させたり離したりするようになっている。   FIG. 2 is a schematic sectional view of an embodiment of the probe card of the present invention. In the probe card 2 of this embodiment, a surface wiring layer 21 is provided on the surface of the multilayer wiring board 1 of FIG. 1, and a measurement terminal 23 for measuring the electrical characteristics of the semiconductor element is connected to the surface wiring layer 21. It has been done. In the probe card 2 of the present embodiment, the connection terminal 31 is formed on the surface opposite to the surface on which the measurement terminal 23 is provided, and the external circuit board 33 is joined via the connection terminal 31. Yes. Further, the external circuit board 33 is connected to a tester 34, and many external circuit boards 33 are formed on the semiconductor wafer 37 by bringing the measurement terminals 23 of the probe card 2 into contact with the upper surface of the semiconductor wafer 37 placed on the stage 35. The electrical characteristics of the semiconductor element can be measured. The probe card 2 can be driven up and down by an elevating device 39, and the measurement terminal 23 of the probe card 2 is brought into contact with or separated from the upper surface of the semiconductor wafer 37.

プローブカード2に本実施形態の多層配線基板1を適用すると、多層配線基板1を構成する絶縁基体11が上述したムライト質焼結体により構成されることからプローブカード2の熱膨張係数を小さくすることができる。これにより、例えば、半導体ウェハ37の電気検査を行う場合の熱負荷試験において、プローブカード2を構成する多層配線基板1の表面に形成された測定端子23と半導体ウェハ37の表面に形成された測定パッドとの位置ずれがほとんど無く、電気特性の検査において好適に使用できる。   When the multilayer wiring board 1 of the present embodiment is applied to the probe card 2, the thermal expansion coefficient of the probe card 2 is reduced because the insulating base 11 constituting the multilayer wiring board 1 is composed of the mullite sintered body described above. be able to. Thereby, for example, in the thermal load test in the case of conducting an electrical inspection of the semiconductor wafer 37, the measurement terminal 23 formed on the surface of the multilayer wiring board 1 constituting the probe card 2 and the measurement formed on the surface of the semiconductor wafer 37 There is almost no misalignment with the pad, and it can be suitably used in the inspection of electrical characteristics.

また、本実施形態のプローブカード2では、多層配線基板1を構成する絶縁基体11として、誘電正接の小さいムライト質焼結体を用いることから、伝送特性に優れた電気回路を有するものとすることができる。   Further, in the probe card 2 of the present embodiment, since the mullite sintered body having a small dielectric loss tangent is used as the insulating substrate 11 constituting the multilayer wiring board 1, it has an electric circuit having excellent transmission characteristics. Can do.

この場合、プローブカード2においても、それを構成する多層配線基板1の絶縁基体11は、X線回折によるリートベルト解析から求められる組成でチタン酸アルミニウムマグネシウムを1.0〜1.5質量%含有することが望ましく、さらには、チタン酸マンガンを1.1〜1.5質量%含有することが望ましい。   In this case, also in the probe card 2, the insulating substrate 11 of the multilayer wiring board 1 constituting the probe card 2 contains 1.0 to 1.5% by mass of aluminum magnesium titanate with a composition obtained from a Rietveld analysis by X-ray diffraction. It is desirable to contain 1.1 to 1.5% by mass of manganese titanate.

また、本実施形態のプローブカード2を構成する多層配線基板1の絶縁基体11として、チタン酸アルミニウムマグネシウムとチタン酸マンガンとを含有する上述のムライト質焼結体を適用すると、多層配線基板1は熱膨張係数を小さくかつ機械的強度(3点曲げ強度)の高いものとなることから、プローブカード2に多層配線基板1を組み付けるときのボルト等の締め付けにおいても破損が無く、また、プローブカード2を大型化したときのたわみも低減できる。これによりプローブカード2における全ての測定端子プローブピン
の先端の位置をほぼ同じ高さに近づけることが可能となり、電気特性の検査の精度を高めることができる。
Moreover, when the above-mentioned mullite sintered body containing aluminum magnesium titanate and manganese titanate is applied as the insulating base 11 of the multilayer wiring board 1 constituting the probe card 2 of the present embodiment, the multilayer wiring board 1 is Since the coefficient of thermal expansion is small and the mechanical strength (three-point bending strength) is high, there is no damage even when tightening bolts when assembling the multilayer wiring board 1 to the probe card 2, and the probe card 2 It is possible to reduce the deflection when the size is increased. As a result, the positions of the tips of all the measurement terminal probe pins in the probe card 2 can be brought close to the same height, and the accuracy of the inspection of the electrical characteristics can be increased.

また、図1に示す多層配線基板1を構成する絶縁基体11の主面には、焼成直後においては、元々、表面配線層21の代わりにビアホール導体14に接続されたランドパターン(図示せず)が形成されている。このランドパターンは焼成後にこのプローブカード2用の多層配線基板1の内部配線層12およびビアホール導体14の電気的接続のショートまたはオープンの検査を行うために設けられたものである。そして、多層配線基板1の内部配線層12およびビアホール導体14の電気的接続のショートまたはオープンの検査を行った後、ランドパターンは研磨により取り除かれ、ビアホール導体14を露出させたうえで、スパッタ法または蒸着法などの薄膜法により表面配線層21が形成され、さらに、この表面配線層21の表面上に測定端子(プローブピン)23が形成され、図2に示すプローブカード2が形成される。   Further, on the main surface of the insulating substrate 11 constituting the multilayer wiring substrate 1 shown in FIG. 1, a land pattern (not shown) that is originally connected to the via-hole conductor 14 instead of the surface wiring layer 21 immediately after firing. Is formed. This land pattern is provided for performing a short or open inspection of the electrical connection between the internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14 of the multilayer wiring board 1 for the probe card 2 after firing. Then, after performing a short or open inspection of the electrical connection between the internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14 of the multilayer wiring board 1, the land pattern is removed by polishing to expose the via-hole conductor 14, and then a sputtering method. Alternatively, the surface wiring layer 21 is formed by a thin film method such as an evaporation method, and further, measurement terminals (probe pins) 23 are formed on the surface of the surface wiring layer 21 to form the probe card 2 shown in FIG.

次に、本実施形態のムライト質焼結体およびこれを用いた多層配線基板1ならびにプローブカード2の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the mullite sintered body of this embodiment and the multilayer wiring board 1 and the probe card 2 using the same will be described.

まず、純度が99%以上、平均粒径が0.5〜2.5μmのムライト(3Al・2SiO)粉末を準備する。ムライト粉末として、平均粒径が0.5μm以上のものを用いることで、多層配線基板1の絶縁層11a〜dを形成するシートの成形性を高めることができ、また、2.5μm以下のものを用いることで1420℃以下の温度での焼成によっても緻密化を促進させることが可能となる。 First, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) powder having a purity of 99% or more and an average particle size of 0.5 to 2.5 μm is prepared. By using a mullite powder having an average particle size of 0.5 μm or more, the formability of the sheet for forming the insulating layers 11 a to 11 d of the multilayer wiring board 1 can be improved, and the mullite powder is 2.5 μm or less. By using this, densification can be promoted even by firing at a temperature of 1420 ° C. or lower.

次に、ムライト粉末に対して、酸化マグネシウム粉末とアナターゼ型の二酸化チタン粉末とをそれぞれ少量添加して混合粉末を調製する。このような混合粉末を用いることにより、ムライト質焼結体中にチタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶相を形成することができ、これにより熱膨張係数が小さくかつ誘電正接の小さいムライト質焼結体を得ることができる。ここで、アナターゼ型の二酸化チタン粉末とは、二酸化チタン粉末をX線回折にて同定したときに、ルチル型の二酸化チタンのメインピークの回折強度がアナターゼ型の二酸化チタンのメインピークの回折強度に対して10%以下であるものをいう。   Next, a small amount of each of magnesium oxide powder and anatase-type titanium dioxide powder is added to the mullite powder to prepare a mixed powder. By using such a mixed powder, a crystalline phase of aluminum magnesium titanate can be formed in the mullite sintered body, thereby obtaining a mullite sintered body having a low thermal expansion coefficient and a low dielectric loss tangent. be able to. Here, anatase-type titanium dioxide powder means that when the titanium dioxide powder is identified by X-ray diffraction, the diffraction intensity of the main peak of rutile-type titanium dioxide is the diffraction intensity of the main peak of anatase-type titanium dioxide. In contrast, it is 10% or less.

また、ムライト粉末100質量%に対して、酸化マグネシウム粉末を1〜2質量%、アナターゼ型の二酸化チタン粉末を2〜6質量%添加した混合粉末を用いたときには、チタン酸アルミニウムマグネシウムを1.0〜1.5質量%含有するムライト質焼結体を得ることができる。   Further, when using a mixed powder obtained by adding 1-2% by mass of magnesium oxide powder and 2-6% by mass of anatase-type titanium dioxide powder to 100% by mass of mullite powder, 1.0 mg of aluminum magnesium titanate is used. A mullite sintered body containing ˜1.5 mass% can be obtained.

さらに、ムライト粉末100質量%に対して、酸化マグネシウム粉末を1〜2質量%、アナターゼ型の二酸化チタン粉末を2〜6質量%とし、さらに酸化マンガン(Mn)粉末を1〜3質量%添加した混合粉末を用い、最高温度を1380〜1420℃として焼結させた場合には、チタン酸アルミニウムマグネシウムを1.0〜1.5質量%含有するとともに、チタン酸マンガンを1.1〜1.5質量%含有するムライト質焼結体を得ることができる。この場合、添加剤として用いる酸化マンガン粉末は平均粒径が0.5〜3μm、アナターゼ型の二酸化チタン粉末は0.5〜2μmおよび酸化マグネシウム粉末は平均粒径が0.5〜3μmであるものを用いるがよく、また、これら酸化マンガン粉末、二酸化チタン粉末および酸化マグネシウム粉末は、純度がいずれも99質量%以上であるものがよい。これにより、Mn、TiおよびMgの拡散を向上でき、緻密な焼結体を得ることができる。なお、二酸化チタン粉末としてルチル型の二酸化チタン粉末を用いた場合には、ムライト質焼結体中にチタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶相を形成することが困難となり誘電正接の小さいムライト質焼結体を得ることができない。 Furthermore, with respect to 100% by mass of mullite powder, magnesium oxide powder is 1 to 2% by mass, anatase type titanium dioxide powder is 2 to 6% by mass, and manganese oxide (Mn 2 O 3 ) powder is 1 to 3% by mass. %, And when sintered at a maximum temperature of 1380 to 1420 ° C., 1.0 to 1.5 mass% of aluminum magnesium titanate is contained, and manganese titanate is 1.1 to A mullite sintered body containing 1.5% by mass can be obtained. In this case, manganese oxide powder used as an additive has an average particle size of 0.5 to 3 μm, anatase-type titanium dioxide powder has an average particle size of 0.5 to 2 μm, and magnesium oxide powder has an average particle size of 0.5 to 3 μm. These manganese oxide powders, titanium dioxide powders, and magnesium oxide powders preferably have a purity of 99% by mass or more. Thereby, the diffusion of Mn, Ti and Mg can be improved, and a dense sintered body can be obtained. When rutile titanium dioxide powder is used as the titanium dioxide powder, it becomes difficult to form a crystalline phase of aluminum magnesium titanate in the mullite sintered body, and a mullite sintered body having a small dielectric loss tangent is required. Can't get.

次に、この混合粉末に対して有機バインダ、溶媒を添加して顆粒またはスラリーを調整した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法などの成形方法によってグリーンシートまたは粉末の成形体を作製する。なお、グリーンシートまたは成形体の厚みはたとえば50〜300μmとすることができるが、特に限定されない。   Next, an organic binder and a solvent are added to the mixed powder to prepare granules or slurry, and then the green powder or powder is formed by a pressing method, a doctor blade method, a rolling method, an injection method, or the like. Create a body. In addition, although the thickness of a green sheet or a molded object can be 50-300 micrometers, for example, it is not specifically limited.

ここで、多層配線基板1を作製する場合には、グリーンシートに対して、適宜、マイクロドリル、レーザー等により直径50〜250μmの貫通孔を形成する。   Here, when the multilayer wiring board 1 is manufactured, a through hole having a diameter of 50 to 250 μm is appropriately formed in the green sheet by a micro drill, a laser, or the like.

このようにして貫通孔の形成されたグリーンシートに対して、例えば、銅粉末、タングステン粉末およびモリブデン粉末のうち少なくとも1種の金属粉末を含む導体ペーストを充填するとともに、スクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により印刷塗布して配線パターンを形成する。なお、導体ペーストとしては、低抵抗の内部配線層12およびビアホール導体14を形成できるという点で、タングステン粉末またはモリブデン粉末あるいはこれらの混合粉末に銅粉末を混合したものを用いることが望ましい。   The green sheet thus formed with the through holes is filled with a conductive paste containing at least one metal powder of copper powder, tungsten powder and molybdenum powder, for example, screen printing, gravure printing, etc. A wiring pattern is formed by printing and coating by a method. As the conductor paste, it is desirable to use tungsten powder, molybdenum powder, or a mixture of these powders with copper powder in that the low-resistance internal wiring layer 12 and the via-hole conductor 14 can be formed.

その後、導体ペーストを印刷塗布したグリーンシートを位置合わせして積層圧着して積層体を作製する。そして、得られた積層体や成形体を非酸化性雰囲気(窒素雰囲気あるいは窒素と水素との混合雰囲気)中で焼成する。   Thereafter, the green sheet on which the conductive paste is printed and applied is aligned and laminated and pressed to produce a laminate. Then, the obtained laminate or molded body is fired in a non-oxidizing atmosphere (a nitrogen atmosphere or a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen).

以上述べた方法により作製されたムライト質焼結体は、低熱膨張でありかつ低誘電損失となり、例えば、多層配線基板およびプローブカード2の絶縁基体11としても好適に用いることができる。   The mullite sintered body produced by the method described above has low thermal expansion and low dielectric loss, and can be suitably used as, for example, the insulating substrate 11 of the multilayer wiring board and the probe card 2.

純度が99%、平均粒子径が2.1μmのムライト粉末(3Al・2SiO)100質量部に対して、純度が99%、平均粒子径が1.5μmのMn粉末、純度が99%、平均粒径が1.0μmのTiO粉末(アナターゼ型およびルチル型)、純度が99%、平均粒子径が0.7μmのMgO粉末を表1および表2に示すような割合で混合した後、さらに成形用有機樹脂(有機バインダー)としてアクリル系バインダーと、有機溶媒としてトルエンとを混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法にて厚さ200μmのシート状に成形し、グリーンシートを作製した。 Mn 2 O 3 powder having a purity of 99% and an average particle diameter of 1.5 μm, with respect to 100 parts by mass of mullite powder (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) having a purity of 99% and an average particle diameter of 2.1 μm, TiO 2 powder (anatase type and rutile type) having a purity of 99% and an average particle diameter of 1.0 μm, and a MgO powder having a purity of 99% and an average particle diameter of 0.7 μm as shown in Tables 1 and 2 In addition, after preparing a slurry by further mixing an acrylic binder as an organic resin for molding (organic binder) and toluene as an organic solvent, it is molded into a sheet having a thickness of 200 μm by the doctor blade method, A green sheet was produced.

得られたグリーンシートを15層積層し、室温から600℃の温度において窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き同じ焼成雰囲気中にて表1および表2に示す最高温度にて1時間保持するという条件で焼成を行いムライト質焼結体を得た。   15 layers of the obtained green sheets were laminated, degreased in a nitrogen-hydrogen mixed atmosphere at a temperature of room temperature to 600 ° C., and then for one hour at the maximum temperature shown in Tables 1 and 2 in the same firing atmosphere. Firing was performed under the condition of holding, and a mullite sintered body was obtained.

ムライト質焼結体に存在する結晶相とその比率については、まず、ムライト質焼結体を粉砕し、X線回折により得られるメインピーク位置をJCPDSに照らし合わせて、ムライト、チタン酸アルミニウムマグネシウム(Mg0.3Al1.4Ti1.3 およびチタン酸マンガン(MnTiO )の各結晶相の同定を行った。その結果、ムライトが主結晶相として存在していることを確認した。また、他の結晶相として、チタン酸アルミニウムマグネシウムおよびチタン酸マンガンの結晶相の有無および同定された結晶相であるチタン酸アルミニウムマグネシウム(Mg0.3Al1.4Ti1.3)およびチタン酸マンガン(MnTiO )について、リートベルト解析により結晶相比率をそれぞれ求めた。
Regarding the crystal phase present in the mullite sintered body and the ratio thereof, first, the mullite sintered body is pulverized, the main peak position obtained by X-ray diffraction is compared with JCPDS, mullite, aluminum magnesium titanate ( The crystal phases of Mg 0.3 Al 1.4 Ti 1.3 O 5 ) and manganese titanate (MnTiO 3 ) were identified. As a result, it was confirmed that mullite was present as the main crystal phase. Further, as other crystal phases, the presence or absence of crystal phases of aluminum magnesium titanate and manganese titanate, and the identified crystal phases of aluminum magnesium titanate (Mg 0.3 Al 1.4 Ti 1.3 O 5 ) and For manganese titanate (MnTiO 3 ), the crystal phase ratio was determined by Rietveld analysis.

また、耐薬品性の指標として、ムライト質焼結体の初期の質量および100℃の水酸化カリウム40質量%水溶液に5時間浸漬させた後のムライト質焼結体の質量を測定し、重量減少率(「ムライト質焼結体の初期質量」−「100℃の水酸化カリウム40質量%水溶液に5時間浸漬させた後のムライト質焼結体の質量」)/「ムライト質焼結体の初期質
量」×100[%]を算出した。ここで、耐薬品性の判定は重量変化率が0.12質量%以下の場合を良品(○)とした。
Further, as an indicator of chemical resistance, the initial mass of the mullite sintered body and the mass of the mullite sintered body after being immersed in a 40% by weight aqueous solution of potassium hydroxide at 100 ° C. for 5 hours were measured, and the weight decreased. Ratio (“initial mass of mullite sintered body” − “mass of mullite sintered body after being immersed in 40% by weight aqueous solution of potassium hydroxide at 100 ° C. for 5 hours”) / “initial stage of mullite sintered body” The “mass” × 100 [%] was calculated. Here, the chemical resistance was judged as a non-defective product (◯) when the weight change rate was 0.12% by mass or less.

また、得られたグリーンシートを30層積層して作製した成形体を、上記と同様の脱脂および焼成の条件にて作製したムライト質焼結体を、平面研磨機を用いて、幅3mm、厚み2mm、長さ1mmの形状のサンプルに加工して、TMA分析(熱機械分析)用の試料を作製し、室温〜300℃における熱膨張係数を測定した。   Further, a mullite sintered body prepared by laminating 30 layers of the obtained green sheets under the same degreasing and firing conditions as described above was used to obtain a width of 3 mm and a thickness using a plane polishing machine. The sample was processed into a sample having a shape of 2 mm and a length of 1 mm to prepare a sample for TMA analysis (thermomechanical analysis), and the thermal expansion coefficient at room temperature to 300 ° C. was measured.

さらに、JISR1601に定める曲げ強度の試験方法に基づき、3点曲げ強度を測定した。ここで、測定に用いた試料は、長さが約20mm、幅が約2mm、厚みが約1.5mmのサイズとした。   Further, based on the bending strength test method defined in JIS R1601, three-point bending strength was measured. Here, the sample used for the measurement had a length of about 20 mm, a width of about 2 mm, and a thickness of about 1.5 mm.

なお、X線回折、耐薬品性、熱膨張係数の評価は試料数を3個とし、平均値より求めた。また、3点曲げ強度の評価は試料数を10本とし、平均値より求めた。   The evaluation of X-ray diffraction, chemical resistance, and thermal expansion coefficient was obtained from an average value with three samples. Further, the evaluation of the three-point bending strength was obtained from an average value with 10 samples.

また、作製されたグリーンシートに対して、Cu粉末とW粉末とをCu粉末が45体積%、W粉末が55体積%となるように調製した導体ペーストを各グリーンシートの表面に印刷して内部配線パターンを形成するとともに貫通孔内にMoの導体ペーストを充填してビア導体が形成されたグリーンシートを作製した。   In addition, a conductor paste prepared by making Cu powder and W powder 45% by volume of Cu powder and 55% by volume of W powder is printed on the surface of each green sheet. A green sheet in which a via conductor was formed by forming a wiring pattern and filling the through hole with a conductive paste of Mo was produced.

このとき、内部配線パターンの一部に、抵抗測定用として、線幅が100μm、長さが20mmの評価パターンを形成し、この内部配線パターンをビア導体に接続するようにし、さらに、内部配線パターンの端部にはビア導体との接続用としてランドパターンを形成した。   At this time, an evaluation pattern having a line width of 100 μm and a length of 20 mm is formed on a part of the internal wiring pattern for resistance measurement, and the internal wiring pattern is connected to the via conductor. A land pattern was formed at the end of each for connection with a via conductor.

こうして作製した各セラミックグリーンシートを位置合わせして積層圧着して積層体を作製した。ここで作製された積層体は、最上層には抵抗測定用に測定端子を接触させるためのパッドが設けられたセラミックグリーンシートを配置し、2層目には抵抗測定用の内部配線パターンとランドパターンが印刷塗布されたセラミックグリーンシートを配置し、最上層に設けられた貫通孔(Mo導体ペーストが充填されている)と、2層目に印刷塗布されたランドが電気的に接続されるように、位置合わせしたものであり、全30層のセラミックグリーンシートが積層されたものである。   The ceramic green sheets thus produced were aligned and laminated and pressed to produce a laminate. In the laminate produced here, a ceramic green sheet provided with pads for contacting measurement terminals for resistance measurement is arranged on the uppermost layer, and an internal wiring pattern and land for resistance measurement are arranged on the second layer. A ceramic green sheet with a pattern printed on it is placed, and the through hole (filled with Mo conductor paste) provided in the uppermost layer is electrically connected to the land printed with the second layer. In addition, the ceramic green sheets of all 30 layers are laminated.

次に、この積層体を、上記したムライト質焼結体を作製したときと同様、室温から600℃の温度において窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き同じ焼成雰囲気中にて最高温度を1400℃または1500℃として1時間保持して焼成を行いプローブカード用の多層配線基板を作製した。基板サイズは340mm×340mm、厚みが5mmであった。   Next, the laminate was degreased in a nitrogen-hydrogen mixed atmosphere at a temperature of room temperature to 600 ° C., and then continuously heated to the maximum temperature in the same firing atmosphere as in the case of producing the mullite sintered body described above. Was held at 1400 ° C. or 1500 ° C. for 1 hour and baked to produce a multilayer wiring board for a probe card. The substrate size was 340 mm × 340 mm and the thickness was 5 mm.

次に、作製したプローブカード用の多層配線基板の表面を研磨し、ランドパターンを取り除いた後、スパッタ法を用いて、プローブカード用セラミック配線基板の表面の全面に厚みが約2μmのTiおよびCuの導電性薄膜を順に形成した。   Next, after polishing the surface of the produced probe card multilayer wiring board and removing the land pattern, the surface of the probe card ceramic wiring board is Ti and Cu having a thickness of about 2 μm by sputtering. The conductive thin films were sequentially formed.

次に、フォトリソグラフィーによりTiおよびCuの導電性薄膜をパターン加工して、このCuの表面にNiおよびAuの電解めっき膜を順に形成して、プローブカード用の多層配線基板の表面のビアホール導体上にプローブカード用の表面配線層を形成した。   Next, a conductive thin film of Ti and Cu is patterned by photolithography, and an electrolytic plating film of Ni and Au is sequentially formed on the surface of Cu, and the via hole conductor on the surface of the multilayer wiring board for the probe card is formed. A surface wiring layer for a probe card was formed.

次に、この多層配線基板に形成した表面配線層の表面にSi製の測定端子(プローブピン)を接合してプローブカードを作製した。   Next, a Si measurement terminal (probe pin) was joined to the surface of the surface wiring layer formed on the multilayer wiring board to produce a probe card.

作製したプローブカードの多層配線基板から絶縁基体の部分を切り出し、ブリッジ回路法を用いて周波数1MHzにおける誘電正接(tanδ)を測定し、絶縁基体の誘電正接を評価した。   The insulating base portion was cut out from the multilayer wiring board of the produced probe card, and the dielectric loss tangent (tan δ) at a frequency of 1 MHz was measured using a bridge circuit method to evaluate the dielectric loss tangent of the insulating base.

また、絶縁基体中に含まれるマンガン(Mn)、チタン(Ti)およびマグネシウム(Mg)の含有量は、プローブカードの多層配線基板から切り出した絶縁基体を一旦、酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ICP発光分光分析にかけて定量化した。この場合、ICP分析により絶縁基体中に含まれるアルミニウム(Al)、珪素(Si)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)およびマグネシウム(Mg)の含有量を求め、これらの分析値のうちアルミニウム(Al)および珪素(Si)からムライト(3Al・2SiO)量を求め、さらにムライト量に対するMn、TiおよびMgの量を酸化物換算で求めたところ表1および表2に示す量にそれぞれ一致していた。 The content of manganese (Mn), titanium (Ti), and magnesium (Mg) contained in the insulating substrate is determined by dissolving the insulating substrate cut out from the multilayer wiring board of the probe card once in acid, Qualitative analysis of the elements contained in the dielectric porcelain was carried out by absorption analysis, and then the standard solution was diluted for each of the specified elements and quantified by ICP emission spectroscopic analysis. In this case, the contents of aluminum (Al), silicon (Si), manganese (Mn), titanium (Ti) and magnesium (Mg) contained in the insulating substrate are determined by ICP analysis, and aluminum ( seeking mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) the amount of al) and silicon (Si), further Mn relative amounts of mullite, the amount of Ti and Mg in the amounts shown in Table 1 and Table 2 was determined in terms of oxide Each was consistent.

また、内部配線層のCuおよびWの組成は、まず、プローブカード用配線基板から内部配線層が形成された部位を切り出し、これを酸に溶解させた溶液をICP分析を用いて導体材料であるCuおよびWの含有量を質量で求めた。次に、質量として求めたCuおよびWの量をそれぞれの密度で除して各々の体積を求め、次いで、CuおよびWの合計の体積を100%としたときのCuおよびWの割合を求めた。なお、作製したプローブカード用配線基板に形成された内部配線層はCuが45体積%、Wが55体積%であることを確認した。   Further, the composition of Cu and W of the internal wiring layer is a conductor material obtained by cutting out a portion where the internal wiring layer is formed from the probe card wiring board and dissolving the solution in an acid using ICP analysis. The contents of Cu and W were determined by mass. Next, the amounts of Cu and W obtained as masses were divided by the respective densities to determine the respective volumes, and then the ratio of Cu and W when the total volume of Cu and W was taken as 100% was determined. . In addition, it was confirmed that the internal wiring layer formed on the produced probe card wiring board was 45% by volume of Cu and 55% by volume of W.

Figure 0005886529
Figure 0005886529

Figure 0005886529
Figure 0005886529

表1の結果から明らかなように、本発明の試料(試料No.1〜3、7〜10、12〜14、18〜21、23および24)は、いずれもムライト質焼結体中にチタン酸アルミニウムマグネシウムの結晶相が存在し、室温から300℃における熱膨張係数が4.8×10−6/℃以下であり、また、誘電正接が310×10−4以下であった。 As is clear from the results of Table 1, all of the samples of the present invention (sample Nos. 1-3, 7-10, 12-14, 18-21, 23, and 24) were titanium in the mullite sintered body. A crystal phase of aluminum magnesium oxide was present, the thermal expansion coefficient from room temperature to 300 ° C. was 4.8 × 10 −6 / ° C. or less, and the dielectric loss tangent was 310 × 10 −4 or less.

また、X線回折によるリートベルト解析から求められる組成でチタン酸アルミニウムマグネシウムが1.0〜1.5質量%含まれている試料(試料No.2、3、7〜9、13、14、18〜20、23および24)では、ムライト質焼結体の室温から300℃における熱膨張係数が3.7〜4.1×10−6/℃、誘電正接を300×10−4以下であった。 Moreover, the sample (sample No. 2, 3, 7-9, 13, 14, 18 which contains 1.0-1.5 mass% of aluminum magnesium titanate by the composition calculated | required from the Rietveld analysis by X-ray diffraction. -20, 23, and 24), the thermal expansion coefficient of the mullite sintered body from room temperature to 300 ° C. was 3.7 to 4.1 × 10 −6 / ° C., and the dielectric loss tangent was 300 × 10 −4 or less. .

さらに、X線回折によるリートベルト解析から求められる組成でチタン酸アルミニウムマグネシウムが1.0〜1.5質量%含まれているとともに、チタン酸マンガンを1.1〜1.5質量%含有する試料(試料No.13、14および18〜20)では、3点曲げ強度が335MPa以上であるとともに、耐薬品性が良好であった。   Furthermore, a sample containing 1.0 to 1.5% by mass of aluminum magnesium titanate and 1.1 to 1.5% by mass of manganese titanate with a composition obtained from a Rietveld analysis by X-ray diffraction. In (Sample Nos. 13, 14, and 18 to 20), the three-point bending strength was 335 MPa or more and the chemical resistance was good.

これら本発明の試料である試料No.1〜3、7〜10、12〜14、18〜21、23および24のムライト質焼結体を用いて作製された多層配線基板をプローブカードに適用した場合には、熱負荷試験時において、プローブカード用セラミック配線基板に設けられた測定端子とSiウェハの表面に形成された測定パッドとの位置ずれが無く、電気特性の検査に好適に使用できるものであった。また、プローブカードとして組み立てた時にもボルトの締め付けによる破損が無かった。また、誘電正接が低いことからシグナル用の内部配線層を利用した電気信号の伝送特性の評価においても遅延がなく好適に使用できるものであった。   These samples of the present invention are sample Nos. When a multilayer wiring board produced using a mullite sintered body of 1 to 3, 7 to 10, 12 to 14, 18 to 21, 23 and 24 is applied to a probe card, There was no misalignment between the measurement terminal provided on the probe card ceramic wiring board and the measurement pad formed on the surface of the Si wafer, and it could be suitably used for inspection of electrical characteristics. Also, when assembled as a probe card, there was no damage due to bolt tightening. In addition, since the dielectric loss tangent is low, there is no delay in the evaluation of the electric signal transmission characteristics using the signal internal wiring layer, and the dielectric loss tangent can be suitably used.

これに対し、試料(試料No.4〜6、11、15〜17、22)では、チタン酸アルミニウムを含んでいないため、ムライト質焼結体の誘電正接がいずれも310×10−4を大きく上回るものであった。 On the other hand, the samples (sample Nos. 4 to 6, 11, 15 to 17, and 22) do not contain aluminum titanate, and therefore the dielectric loss tangent of the mullite sintered body is all increased by 310 × 10 −4 . It was higher.

1:多層配線基板
11:絶縁基体
11a、11b、11c、11d:絶縁層
12:内部配線層
14:ビアホール導体
2:プローブカード
21:表面配線層
23:測定端子
1: Multilayer wiring board 11: Insulating bases 11a, 11b, 11c, 11d: Insulating layer 12: Internal wiring layer 14: Via hole conductor 2: Probe card 21: Surface wiring layer 23: Measurement terminal

Claims (5)

X線回折により得られるメインピークとして、ムライト結晶相を主結晶相とし、粒界に、組成式MgAlTi(x=0.2〜0.5、y=1.2〜1.7、z=1.1〜1.5およびw=4.5〜5.5)で表されるチタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相およびチタン酸マンガン結晶相のみを含有してなることを特徴とするムライト質焼結体。 As the main peak obtained by X-ray diffraction, a mullite crystal phase as a main crystal phase, the grain boundary, composition formula Mg x Al y Ti z O w (x = 0.2~0.5, y = 1.2~ 1.7, comprising only an aluminum magnesium titanate crystal phase and a manganese titanate crystal phase represented by z = 1.1 to 1.5 and w = 4.5 to 5.5) A mullite sintered body. X線回折によるリートベルト解析から求められる、前記ムライト結晶相、前記チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相および前記チタン酸マンガン結晶相を合わせた結晶相に対する前記チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相の比率が1.1〜1.5質量%であることを特徴とする請求項1に記載のムライト質焼結体。   The ratio of the aluminum magnesium titanate crystal phase to the crystal phase of the mullite crystal phase, the aluminum magnesium titanate crystal phase, and the manganese titanate crystal phase determined from a Rietveld analysis by X-ray diffraction is 1.1 to It is 1.5 mass%, The mullite sintered body of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記ムライト結晶相、前記チタン酸アルミニウムマグネシウム結晶相および前記チタン酸マンガン結晶相を合わせた結晶相に対する前記チタン酸マンガン結晶相の比率が1.1〜1.5質量%であることを特徴とする請求項2に記載のムライト質焼結体。   A ratio of the manganese titanate crystal phase to the crystal phase obtained by combining the mullite crystal phase, the aluminum magnesium titanate crystal phase, and the manganese titanate crystal phase is 1.1 to 1.5% by mass. The mullite sintered body according to claim 2. 複数の絶縁層を積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された内部配線層とを備えている多層配線基板であって、前記絶縁層が請求項1乃至3のうちいずれかに記載のムライト質焼結体からなることを特徴とする多層配線基板。   A multilayer wiring board comprising: an insulating substrate formed by laminating a plurality of insulating layers; and an internal wiring layer formed inside the insulating substrate, wherein the insulating layer is any one of claims 1 to 3. A multilayer wiring board comprising the mullite sintered body described in 1. 請求項4に記載の多層配線基板の表面に表面配線層が設けられており、該表面配線層に半導体素子の電気特性を測定するための測定端子が接続されていることを特徴とするプローブカード。   5. A probe card, wherein a surface wiring layer is provided on a surface of the multilayer wiring board according to claim 4, and a measurement terminal for measuring electrical characteristics of a semiconductor element is connected to the surface wiring layer. .
JP2011033511A 2011-02-18 2011-02-18 Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card Active JP5886529B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011033511A JP5886529B2 (en) 2011-02-18 2011-02-18 Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011033511A JP5886529B2 (en) 2011-02-18 2011-02-18 Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012171817A JP2012171817A (en) 2012-09-10
JP5886529B2 true JP5886529B2 (en) 2016-03-16

Family

ID=46975058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011033511A Active JP5886529B2 (en) 2011-02-18 2011-02-18 Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5886529B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6151548B2 (en) * 2013-01-25 2017-06-21 京セラ株式会社 Probe card substrate and probe card
JP6392630B2 (en) * 2014-10-28 2018-09-19 京セラ株式会社 Circuit board and circuit device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5782173A (en) * 1980-11-08 1982-05-22 Sumitomo Aluminium Smelting Co Kitchen ceramics
JPH11160356A (en) * 1997-11-25 1999-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Probe card for wafer collective measurement and inspection and ceramic multilayer interconnection board as well as their manufacture
TWI238146B (en) * 2001-07-04 2005-08-21 Showa Denko Kk Barium titanate and production process thereof
JP4827011B2 (en) * 2006-03-10 2011-11-30 Tdk株式会社 Ceramic powder, dielectric paste using the same, multilayer ceramic electronic component, and manufacturing method thereof
EP2250139B1 (en) * 2007-12-17 2016-10-26 Imerys Ceramic honeycomb structures
US20110097582A1 (en) * 2008-01-21 2011-04-28 Sumitomo Chemical Company, Limited Aluminum magnesium titanate-alumina composite ceramics
JP2012047579A (en) * 2010-07-26 2012-03-08 Kyocera Corp Ceramic wiring board for probe card and probe card employing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012171817A (en) 2012-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5575231B2 (en) Mullite sintered body, wiring board using the same, and probe card
JP5084668B2 (en) Probe card wiring board and probe card using the same
JP6077353B2 (en) Alumina ceramics and wiring board using the same
JP5725845B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same
JP2012047579A (en) Ceramic wiring board for probe card and probe card employing the same
JP5886529B2 (en) Mullite sintered body, multilayer wiring board using the same, and probe card
JP2010223849A (en) Circuit board for probe card, and probe card using the same
JP5511613B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same
JP5368052B2 (en) Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP5495774B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same
JP5840993B2 (en) Alumina ceramics and wiring board using the same
JP2011208980A (en) Ceramic wiring board for probe card and probe card using the same
JP5368053B2 (en) Multilayer ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP4782397B2 (en) Conductive paste and method for manufacturing wiring board using the same
JP5634256B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same
KR101101574B1 (en) Ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP5202412B2 (en) Probe card wiring board and probe card using the same
JP6151548B2 (en) Probe card substrate and probe card
JP5455610B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same
JP2012138432A (en) Ceramic wiring board for probe card
JP5725715B2 (en) Probe card wiring board and probe card using the same
JP5558160B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same
JP5675389B2 (en) Probe card wiring board and probe card
JP2012156314A (en) Multilayer wiring board
JP5737925B2 (en) Ceramic circuit board for probe card and probe card using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140715

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150324

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150825

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151014

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5886529

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150